У баку була отримана матерія неймовірною щільності

Дивовижні результати дали останні експерименти з моделювання на ВАКу Великого Вибуху.

У самому епіцентрі

Днями у Франції завершилася конференція Quark Matter 2011 року, на якій учені підвели підсумки експериментів, проведених на ВАКу в кінці 2010 року - перед відправкою «монстра» на канікули (коротко вони викладені в прес-релізі CERN). Тоді в колайдері зіштовхували іони свинцю. А перш там зіштовхували майже на швидкостях світла і розбивали вщент лише протони - частки незрівнянно легші. Вчені справедливо розраховували, що «важкі ядра свинцю» дозволять глибше проникнути в таємниці матерії. Так воно начебто і вийшло, як з`ясувалося на конференції.

Сенс експериментів: розбиваючи частинки, повернути матерію в «первісне» стан. У те, коли її найдрібніші складові ще не об`єдналися в протони і нейтрони, а тим більше в атоми. Такі умови, якщо вірити панівної нині теорії зародження Всесвіту, існували відразу після Великого Вибуху, в результаті якого вона - Всесвіт - і утворилася. З якоїсь точки. Приблизно 13,7 мільярдів років тому.

БАК по суті моделював Великий Вибух. Утворював так звану кварк-глюонну плазму. Це неймовірно гарячий - до 10 трильйонів градусів - «суп» з протоматеріі, в стані якого Всесвіт перебувала через частки наносекунд після свого народження.

Створивши «суп», фізики спостерігали за його поведінкою за допомогою детекторів ALICE, ATLAS і CMS - гігантських вимірювальних комплексів, що важать по 10 і більше тисяч тонн. Вчені хотіли б зрозуміти (в числі іншого), яким чином протоматерія перетворилася в звичайну - в ту, яка нас зараз оточує. І яка природа так званого сильного взаємодії, за рахунок якого кварки і глюони «склеюються» в протони і нейтрони.

За словами фахівців ЦЕРН, наслідки зіткнень зустрічних пучків протонів дозволяли імітувати стан матерії через десять в мінус 34-го ступеня секунди після Великого Вибуху. А зіткнення іонів свинцю - через десять в мінус 11-го ступеня. Тобто, набагато пізніше. Але висловлюючись образно, і той і цей експерименти наблизили дослідників до самого епіцентру акту творення. За часом, звичайно. І по суті, перенесли - нехай в мікроскопічному масштабі - майже на 14 мільярдів років тому.

Гаряче і мокро

Відео: Загадка світобудови Вакуум

Вчені зараз намагаються зрозуміти, що вийшло. А деякі вже роблять сенсаційні висновки. Наприклад, в університеті Бірмінгема (University of Birmingham in the U.K) дослідники під керівництвом доктора Девіда Еванса (David Evans) вважають: тільки-но з`явившись, Всесвіт вела себе аж ніяк не як газ. Як передбачалося раніше. Швидше Всесвіт був рідким. І, вираз «кварк-глюонної суп», яке застосовували до первинної матерії в ній, можливо, виявиться не просто образним.

До речі, сама гіпотеза про те, що відразу після Великого Вибуху Всесвіт володіла властивостями рідини - щільною і сверхгорячей, була висунута ще 5 років тому після експериментів на американських прискорювачах. І ось тепер божевільна начебто ідея підтверджується.

Як сказано в прес-релізі французької конференції, щільність виробленої в колайдері субстанції - тієї самої кварк-глюонної плазми - виявилася жахливою: набагато більше, ніж в надрах нейтронної зірки.

- Навряд чи у Всесвіті є більш щільне речовина - хіба що в чорних дірах, - говорить Девід Еванс, який нині очолює команду детектора ALICE.
Дослідники запевняють, що один кубічний сантиметр цього «супу» - тобто, новонародженої Всесвіту - важить 40 мільярдів тон. Температура його незрівнянно вище, ніж в центрі Сонця.

А поводиться «суп» як ідеальна рідина - в якій взагалі немає тертя.

- Якщо ви розмішайте чай в склянці, а потім витягніть ложку, то він - чай ​​- через якийсь час зникне. А ідеальна рідина ніколи не зупиниться. Вона буде рухатися по колу нескінченно, - пояснює суть кварк-глюонної плазми Девід.

Існує й альтернативна точка зору. Мовляв, спочатку був створений неймовірно гарячий газ, потім він перетворився на щось гаряче і рідке. А вже потім - з цього - поступово став «спливати» навколишній світ. Як поплавок в ополонці.

У наступних експериментах учені планують збільшити енергію зіткнень іонів свинцю в два рази і вийти на позамежні значення. Відповідно повинна зрости і щільність «кварк-глюонної супу». Не виключено, що спостереження за ним і дозволить точніше розібратися в первинної матерії. І визначити, рідка вона була або газоподібна.

Однак рекордних експериментів з важкими іонами на ВАКу і чергових великих вибухів в мініатюрі доведеться почекати до 2013 року.

Великі Вибухи стануть ще більше

Ще у вересні минулого року на симпозіумі з адронного коллайдера (Hadron Collider Physics Symposium 2010), що проходив в Канаді, вчені розповіли про перспективи модернізації ВАК в найближчі 25 років. Є плани довести енергію зіткнень протонів до 33 тераелектронвольт (ТеВ). Це більш, ніж в два рази більше задуманого нині.

Відео: Нейтронна звёзда

Поки енергія зіткнень становить «всього» 7 ТеВ. Але громадськість вже панікує: «як би чого не сталося».

У 2012 році енергію спробують збільшити до розрахункових, але небувалих ще в історії фізичних експериментів 14 ТеВ. І можна собі уявити, який «виття» підніметься з цього приводу. Але він не піде ні в яке порівняння з тим, що можуть спровокувати прийдешні дослідження. А саме ті самі 33 ТеВ, намічені на 2035 рік.

До всього іншого на модернізованому і фантастично потужному ВАКу почнуть зіштовхувати і іони, і протони, і електрони. І електрони з протонами.
Дійсно, страшно ... Але цікаво.